Un nuovo studio condotto presso il Marine Biological Laboratory (MBL) di Woods Hole ha portato alla luce una straordinaria diversità microbica nelle profondità marine, con microbi che prosperano a 491 metri sotto il fondale marino e fino a 4375 metri sottoterra. La ricerca, pubblicata su Science Advances, offre uno sguardo innovativo su ambienti sotterranei precedentemente poco esplorati, evidenziando riserve biologiche che potrebbero giocare un ruolo fondamentale nella bioprospezione di nuovi composti e medicinali, nello studio dell’adattamento delle cellule a condizioni di energia estremamente bassa e nella ricerca di vita extraterrestre.
Emil Ruff, scienziato associato al MBL e leader dello studio, ha dichiarato: “Si ritiene comunemente che più si scende sotto la superficie terrestre, meno energia è disponibile e minore è il numero di cellule che possono sopravvivere.” Ha aggiunto: “Mentre più energia è presente, più diversità può essere generata e mantenuta, come nelle foreste tropicali o nelle barriere coralline, dove c’è molto sole e calore.” Tuttavia, la scoperta ha evidenziato che in alcuni ambienti sotterranei, la diversità microbica può rivaleggiare, se non superare, quella degli ambienti superficiali.
L’approfondimento sulla diversità microbica marina ha svelato che gli ambienti marini ospitano una vasta varietà di microbi, in particolare nel dominio degli Archaea, che sembrano prosperare in condizioni energetiche molto basse. “Ma dimostriamo che in alcuni ambienti del sottosuolo la diversità può facilmente rivaleggiare, se non superare, la diversità in superficie; ciò è particolarmente vero per gli ambienti marini e per i microbi nel dominio degli Archaea“, ha sottolineato Ruff.
Questo studio, che ha preso in considerazione un periodo di ricerca di ben otto anni, è tra i primi a fare un confronto diretto tra la diversità microbica dei regni marino e terrestre. “Guardate le piante e gli animali: pochissimi di loro sono adattati sia al regno marino che a quello terrestre; un’eccezione sarebbe il salmone“, ha affermato Ruff. “Una domanda interessante è se questo vale anche per i microbi“, ha aggiunto il ricercatore, sollevando interrogativi su come questi organismi si adattino a ambienti estremi e diversificati.
I risultati suggeriscono che, sebbene i microbiomi marini e terrestri differiscano nella composizione, il livello di diversità tra i due ambienti è sorprendentemente simile. La scoperta apre nuove prospettive per ulteriori ricerche sui microbi e sul loro potenziale in biotecnologia, medicina e astrobiologia, dimostrando quanto ancora poco sappiamo delle forme di vita più piccole e adattabili del nostro pianeta.
“Quindi, questo sembra essere un principio ecologico universale“, ha proseguito Ruff. “C’è una netta divisione tra le forme di vita nei regni marini e terrestri, non solo in superficie, ma anche nel sottosuolo“, ha evidenziato. “Le pressioni selettive sono molto diverse sulla terraferma e in mare, e selezionano organismi diversi che hanno difficoltà a vivere in entrambi i regni“, ha notato. Ruff ha anche spiegato che “la prima volta che gli scienziati hanno capito che c’è un’enorme riserva di microbi proprio sotto i nostri piedi, a chilometri di profondità nella roccia e sotto il fondale marino, è stata a metà degli anni Novanta“. Gli scienziati stimano che oggi tra il 50% e l’80% delle cellule microbiche della Terra viva nel sottosuolo, dove la disponibilità di energia è di ordini di grandezza inferiore rispetto alla superficie illuminata dal sole. “Con questo studio, ora possiamo anche apprezzare che forse metà della diversità microbica sulla Terra si trova nel sottosuolo“, ha osservato Ruff. “Ed è affascinante che, in questi ambienti a bassa energia, la vita sembri rallentata, a volte fino a un minimo assoluto“, ha precisato. “In base alle stime, alcune cellule del sottosuolo si dividono in media una volta ogni 1.000 anni“, ha illustrato Ruff. “Quindi, questi microbi hanno scale temporali di vita completamente diverse e potenzialmente possiamo imparare qualcosa sull’invecchiamento da loro“, ha specificato. “Per sopravvivere nel sottosuolo, ha senso essere adattati evolutivamente per ridurre al minimo i requisiti di potenza ed energia e ottimizzare ogni singola parte del metabolismo per essere il più possibile efficienti dal punto di vista energetico“, ha aggiunto.
Ruff ha poi osservato: “E possiamo anche imparare da questo: come essere estremamente efficienti quando si lavora con quasi niente“. Il ricercatore ha continuato: “Se Marte o altri pianeti avessero avuto acqua liquida a un certo punto della loro storia, e ci sono prove che Marte ne abbia avuta, allora gli ecosistemi rocciosi a 3 km sotto la sua superficie sarebbero molto simili a quelli sulla Terra“. “L’energia sarebbe molto bassa; i tempi di generazione degli organismi sarebbero molto lunghi: comprendere la vita profonda sulla Terra potrebbe essere un modello per scoprire se c’era vita su Marte e se è sopravvissuta“, ha suggerito Ruff.
“Studiare la vita microbica in vari ambienti del sottosuolo della Terra non è una novità, ma i dati di questi studi sono stati difficili, se non impossibili, da sintetizzare a causa delle incongruenze nelle metodologie di ricerca“, ha raccontato Ruff. Lo studio attuale, iniziato nel 2016, ha preso una nuova direzione grazie alla collaborazione globale. Ruff, all’epoca ricercatore post-dottorato, ha partecipato a un incontro del Census of Deep Life, un progetto per esplorare la vita microbica nel sottosuolo co-diretto da Mitchell Sogin. “Per la prima volta, abbiamo potuto confrontare direttamente i microbiomi, ad esempio, dei sedimenti superficiali dei Grandi Laghi con quelli di due chilometri sotto il fondale marino“, ha sottolineato Ruff, concludendo: “Ecco da dove deriva la bellezza di questo documento di sintesi“.
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